JPH0698522B2 - 補助計測装置付nc旋削工作機械とその座標軸演算装置 - Google Patents

補助計測装置付nc旋削工作機械とその座標軸演算装置

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JPH0698522B2
JPH0698522B2 JP23901088A JP23901088A JPH0698522B2 JP H0698522 B2 JPH0698522 B2 JP H0698522B2 JP 23901088 A JP23901088 A JP 23901088A JP 23901088 A JP23901088 A JP 23901088A JP H0698522 B2 JPH0698522 B2 JP H0698522B2
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一彦 大岩
直昭 森田
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日立精機株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、補助計測装置付NC旋削工作機械の座標軸演算
装置に関する。更に詳しくは、主計測装置を備えたNC旋
削工作機械の主チャックに対し主軸軸線上に対向して進
退移動可能に補助チャックを設けると共に、同一軸線上
に回転中心を有する工具を備えた補助刃物台を設け、こ
れらの補助チャックの爪基準面または補助刃物台の工具
刃先位置の計測を行う補助計測装置を設け、サブタレッ
トの工具補正値、サブスピンドルの爪補正値を計算する
補助計測装置付NC旋削工作機械の座標軸演算装置に関す
る。
[従来技術] NC旋盤の場合は、機械上にXとZの座標軸を設定し、こ
の交点を「プログラム原点」と称している。X軸は主軸
中心線上を「XO」、Z軸はテールストック側のワーク仕
上端面を「ZO」の位置としている。工具の移動は、この
プログラム原点を基点にX、Z軸とも「プラス」、「マ
イナス」の符号をつけて、工具の移動位置を指令する。
一方、機械原点は、機械固有の位置で、プログラムのも
とになる機械原点を、各軸の後退端に設けている。この
機械原点は、例えば、電気的に一致する点(グリッド
点)を利用して、サーボモータをある位置で止まるよう
にしている。
NC旋削工作機械にあっては、工具刃先位置またはチャッ
ク爪基準面計測用として前記プログラム原点と機械原点
の相対的位置を計測するためにX、Z軸方向の主計測装
置を備えているものが多い。通常、この主計測装置は、
主軸台等移動しない部材に基端を固定して揺動自在に設
けられる。これで計測したX、Zの計測値を計算して、
工具刃先位置またはチャック爪基準面位置を決定して、
工具またはチャック爪の位置補正に利用している。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、例えば、対向した二つの主軸とこれに設
けたチャックを有するNC旋削工作機械においては、主刃
物台とは別に補助刃物台に設けられたドリルの刃先位
置、または補助チャックの爪基準面の座標値を前記Z軸
と平行なW軸表示を使用している。W軸の原点はZ軸と
は異なるので、平行な軸であってもZ軸の表示とは座標
位置が異なる。このためのW軸補助計測装置は、通常設
けられていない。また、補助刃物台と補助チャックのプ
ログラムのW軸は、Z軸表示がとられ主刃物台と原点が
相違する。このためワークをチャック換えした場合、端
面が変わり増減の符号を間違えることがある。
このため使い勝手として符号表示の±増減の符号表示が
間違いやすく、オペレータの操作性を低下する問題点を
有していた。また、固定されている主計測装置は、測定
できる範囲に限界があるため補助チャック、補助刃物台
を備えているタイプのW軸方向の計測は困難である。こ
のため、切削した被加工物を計測するなど間接的な計測
方法を採用せざるをえない。この発明はこれらの問題を
解決することにある。
この発明の目的は、主計測装置に付加して補助計測装置
とを備え、補助刃物台または補助チャックの補正値を取
り込めるNC旋削工作機械を提供することにある。
更に、この発明の他の目的は、オペレータによる操作ミ
スの無い、信頼性の高い補助計測制御装置を提供するこ
とにある。
[課題を解決するための手段] 前記課題を達成するために、本発明は次のような手段を
採る。
第1手段は、回転駆動されワークを保持する主チャック
と、多数の工具を配置し主チャックに対する移動で主チ
ャックのワークを加工する主刃物台と、主チャック主軸
軸線に対し進退移動可能に設けられワークを保持する補
助チャックまたは工具を備えた補助刃物台と、前記主刃
物台の工具刃先を計測する主計測装置と、前記主刃物台
に設けられ前記補助チャックの爪基準面または補助刃物
台の工具刃先位置を計測する補助計測装置とを有する補
助計測装置付NC旋削工作機械である。
第1手段において、前記主計測装置を工作機械の本体
に、前記補助計測装置を主刃物台に設けたことを特徴と
する補助計測装置付NC旋削工作機械がなお良い。
第2手段は第1手段において、前記補助計測装置により
計測した補助チャックの爪基準面のまたは補助刃物台の
工具刃先位置の計測値を座標位置として記憶する第1の
記憶手段と、被加工物と補助刃物台側の加工原点座標及
び機械原点座標を記憶する第2の記憶手段と、前記補助
刃物台の工具取付基準面から工具刃先位置までの工具オ
フセット値または補助チャック端面から補助チャック爪
基準面までの爪オフセット値を記憶する第3の記憶手段
と、前記補助計測装置により計測した計測値と前記機械
原点座標と加工原点座標から前記工具オフセット値また
は前記爪オフセット値を算出する演算手段とを有する補
助計測装置付NC旋削工作機械の座標軸演算装置である。
[作 用] 本発明に係る補助計測装置付NC旋削工作機械とその座標
軸演算装置によれば、主チャックに対向してZ軸線上に
進退移動する補助チャックの爪基準面または補助刃物台
の工具刃先位置の計測をZ軸と平行なW軸補助計測装置
で行う。主計測装置で計測した計測値と、補助計測装置
によるW軸の計測値を演算してそれぞれの座標軸の補正
値をもとめることができる。
[実施例] 次に、本発明に係るNC旋削工作機械の座標軸演算装置の
実施例につき、図面を参照しながら説明する。第1図
(a)、(b)は、ワーク座標系のシフト量設定の説明
図を示す。Z軸とW軸の座標位置の相対的位置関係を示
す説明図である。第1図の加工原点1は、X、Z系座標
のプログラム上の原点であり、ワーク3のプログラム上
の加工原点を示す。機械原点2は、工作機械上のW軸
(Z軸と平行な軸)原点を示し、ここでは補助刃物台5
の原点である。ワーク3は、主チャックに把持されてい
るワークである。
補助刃物台(以下サブタレットと称する)5には、回転
可能に工具4(図示例ではドリル)が取り付けられてい
る。すなわち、第1図(a)において、主チャックと同
一軸線上に回転中心を持つドリル4を、サブタレット5
の前進動作でドリル4の先端をワーク端に当接した状態
の、ワーク座標系シフト量LBtを求めると、ワークの取
代をltとし、ドリル4のオフセット量HBt、機械座標をM
Btとすると、サブタレット5の前端面がW軸のプログラ
ム原点であるから、 LBt=HBt+lt−MBT ………(1) の関係となる。(ただし、MBtは、W軸表示で−の値で
ある) また、第1図(b)において、主チャックと同一軸線上
に回転中心を持つ補助チャック(以下サブスピンドルと
称する)6の主チャックへの前進で、主チャックに把持
されているワーク3の端面にサブスピンドル6の爪7の
基準面8を当接させる。この状態において、ワーク座標
系シフト量LBjは、ワーク3の取代をljとし、爪基準面
のオフセット量をHBj、機械座標をMBjとすると、爪7の
基準面8がW軸プログラム原点であるから、 LBj=HBj+lj−MBj ………(2) の関係となる。(ただし、MBjは、W軸表示で−の値で
ある。) 次に、座標系の設定につき第2図(a)、(b)をもと
に説明する。Z軸、W軸との間の相対的座標表示位置を
示すものである。第2図(a)に示すサブタレットの座
標系について、加工原点から工具刃先位置まですなわ
ち、補助計測装置(図示せず)による測定位置PBtは、
機械原点2基準の主軸軸線上の軸であるW軸において、
ワーク長さをWltとした場合、 PBt=LBt+MBt−HBt−Wlt ……(3) となる。第2図(b)に示すサブスピンドルの座標系に
ついて、加工原点から爪基準面までの補助計測装置によ
る測定位置PBjは、 PBj=LBj+MBj−HBj−Wlj ……(4) となる。
次に、第3図に示す主刃物台上のZ軸上に置ける加工原
点1から工具9刃先位置までの距離Pzt1は、加工原点1
からZ軸上の機械原点10までの座標をLzjとし、機械原
点10から主刃物台の取付基準面までのZ軸上の座標をMz
t、工具刃先までのオフセット量をHztおよびワーク3の
長さをWlt1とすると、 Pzt1=Lzj+Mzt−Hzt−Wlt1 …(5) となり、この場合、Z軸上における前記工具9の刃先位
置からサブスピンドル上のワーク3′端までの距離Pzt2
は、W軸上の機械原点2から補助チャック7端までの座
標をMBt、爪のオフセット量をHBj、ワークの長さをWlt2
とすると、 Pzt2=LBj+MBt−HBt−Wlt2−Lzj−Mzt+Hzt……(6) により求めることができる。(ただし、Mzt,MBtは、−
の値である。) さらに、第4図および第5図に基づいて、主刃物台上の
W軸の補助計測装置による各オフセット量の計測例を説
明する。W軸の補助計測装置は、主刃物台上に取り付け
て計測する。すなわち、第4図に示す補助計測装置12に
より、サブタレット5上の工具4の刃先位置を計測す
る。工具オフセット量HBtは、計測装置12端からZ軸上
の機械原点10までの距離をMzt、機械原点10からW軸上
の機械原点2までの原点間の距離をLt、センサ長をltと
すると、 HBt=Lt−Mzt−lt+MBt ……(7) となり、W軸上の機械原点2基準による工具刃先座標値
を求めることができる。また、第5図に示す補助計測装
置によりサブスピンドル6の爪基準面8を計測する爪オ
フセット量HBjは、計測装置12端からZ軸上の機械原点1
0までの距離をMZj、機械原点10からB軸上の機械原点2
までの原点間の距離をLj、センサ長をljとすると、 HBj=Lj−MZj−lj+MBj ……(8) となる。(ただし、MZj、MBjは−の値である。) 補助計測装置の作動 次に、第6図に示すフローチャートにより補助計測装置
による計測手順をを説明する。すなわち、計測指令によ
り主刃物台に取り付けた補助計測装置のセンサを振下げ
た後、W軸計測モードをONにし、つづいて刃先計測か爪
計測か選択し、刃先計測の場合は主刃物台上の補助計測
装置をX、Z軸およびサブタレットをW軸を移動制御し
て、センサをサブタレットの工具先端に接近させる。ま
た、爪計測の場合は、主刃物台の補助計測装置をX、Z
軸およびサブスピンドルのW軸を移動制御して、センサ
を爪基準面またはワーク端面に接近させる。
その後、WまたはZ軸移動によりセンサをそれぞれの測
定端を押付けて、タッチ信号を発信し、演算手段30によ
り、W軸上において夫々サブタレットの工具オフセット
量およびサブスピンドルの爪オフセット量を前記(7)
式、(8)式から求める。さらに、これらの演算結果
は、補正値としてそれぞれ取り込み、記憶され計測行程
は終了する。
座標軸演算装置 次に、第7図に示す計測制御ブロック図について説明す
る。中央処理装置20のバスライン21を介して、入力装置
22によりW軸機械原点メモリ23、Z軸機械原点メモリ24
にW軸とZ軸の機械原点位置が記憶されている。つづい
て、加工プログラムメモリ25は、機械加工のための主刃
物第、サブタレットの移動プログラムが格納されてい
る。ワーク座標系シフト量メモリ27は、サブタレットま
たはサブスピンドルを前進させて、それぞれ爪基準面ま
たは工具先端をワークに当接させたときの機械座標メモ
リ26および取代などから演算したワーク座標系シフト量
を記憶している。
次に、主計測装置28は、X、Z軸線方向を計測する計測
装置である。工具および爪オフセットメモリ29は、爪基
準面および工具刃先を計測し、これをそれぞれ計測基準
値とし、オフセット量を記憶している。補助計測装置12
は、主刃物台上に取り付けてあるW軸方向の計測装置で
ある。演算手段30は、各座標位置をW軸機械原点基準に
計測し、それぞれ記憶装置に記憶された基準値に対し前
記各式から計算する演算手段である。
[他の実施例] 更に、第8図に示す補助計測装置の他の実施例を説明す
る。すなわち、本実施例は、主刃物台32(タレット刃物
台)の側面に揺動可能に設けられた計測アーム33の先端
にW軸側計測用のセンサ34に対し、反対側(主チャック
側)に向けてセンサ35を設けて構成したものである。こ
れにより、爪基準面またはワーク端面位置の計測がで
き、さらにサブスピンドルまたはサブタレットによる軸
移動で直接ワークに爪基準面または工具刃先位置を当接
させずにワーク座標系の設定をすることができる。
[発明の効果] 前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、
補助計測装置を設けたので、爪基準面または工具刃先位
置を正確に迅速にW軸を計測できた。また、主計測装置
により計測された基準計測値に対しその補正値を演算す
るのみでZ軸、W軸を相互に算出でき、適正な補正を達
成することができる。したがって、オペレータによる操
作ミスも皆無となり操作能率が向上すると共に計測装置
の信頼性が倍加する利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、(b)はワーク座標系シフト量設定の説
明図を示し、第1図(a)は工具刃先にワーク端に当接
させた場合の座標系シフト量の説明図、第1図(b)は
爪基準面をワーク端に当接させた場合の座標系シフト量
の説明図、第2図(a)は工具刃先を測定位置に設定し
た場合の座標系設定の説明図、第2図(b)は爪基準面
を測定位置に設定した場合の座標系設定の説明図、第3
図は主刃物台の工具刃先位置と補助チャック基準面との
関係説明図、第4図は補助計測装置による補助刃物台の
工具刃先位置計測の説明図、第5図は補助計測装置によ
る補助チャックの爪基準計測の説明図、第6図は計測フ
ローチャート、第7図は計測制御ブロック図、第8図は
他の実施例を示す補助計測装置の要部断面図である。 1……加工原点(主チャック側)、2……機械原点(W
軸)、3,3′……ワーク、4……工具(ドリル)、5…
…補助刃物台(サブタレット)、6……補助チャック
(サブスピンドル)、7……爪、8……爪基準面、9…
…工具、10……機械原点(Z軸)、11……加工原点(補
助チャック側)、12……補助計測装置、20……中央処理
装置、21……バスライン、22……入力装置、23……W軸
機械原点メモリ、24……Z軸機械原点メモリ、25……加
工プログラムメモリ、26……機械座標メモリ、27……ワ
ーク座標系シフト量メモリ、28……主計測装置、30……
演算手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転駆動されワークを保持する主チャック
    と、多数の工具を配置し主チャックに対する移動で主チ
    ャックのワークを加工する主刃物台と、主チャック主軸
    軸線に対し進退移動可能に設けられワークを保持する補
    助チャックまたは工具を備えた補助刃物台と、前記主刃
    物台の工具刃先を計測する主計測装置と、前記主刃物台
    に設けられ前記補助チャックの爪基準面または補助刃物
    台の工具刃先位置を計測する補助計測装置とを有する補
    助計測装置付NC旋削工作機械。
  2. 【請求項2】第1項記載において、前記主計測装置を工
    作機械の本体に、前記補助計測装置を主刃物台に設けた
    ことを特徴とする補助計測装置付NC旋削工作機械。
  3. 【請求項3】第1項記載において、前記補助計測装置に
    より計測した補助チャックの爪基準面のまたは補助刃物
    台の工具刃先位置の計測値を座標位置として記憶する第
    1の記憶手段と、被加工物と補助刃物台側の加工原点座
    標および機械原点座標を記憶する第2の記憶手段と、前
    記補助刃物台の工具取付基準面から工具刃先位置までの
    工具オフセット値または補助チャック端面から補助チャ
    ック爪基準面までの爪オフセット値を記憶する第3の記
    憶手段と、前記補助計測装置により計測した計測値と前
    記機械原点座標と加工原点座標から前記工具オフセット
    値または前記爪オフセット値を算出する演算手段とを有
    する補助計測装置付NC旋削工作機械の座標軸演算装置。
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